CN103018849B - 防止对射式光电开关误触发的光学系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防止对射式光电开关误触发的光学系统，该光学系统由光发射管（1）、光电转换器（4）及二只凸透镜组成，其中：第一凸透镜（2）、第二凸透镜（3）设置在对射式光电开关的光传播路径中，并且光发射管（1）和光电转换器（4）分别位于第一凸透镜（2）和第二凸透镜（3）的焦点上。本发明可防止雪花及空中漂浮物导致对射式光电开关误触发的光学系统，完全可避免雪花及空中漂浮物所导致的误触发。

Description

防止对射式光电开关误触发的光学系统

技术领域

本发明涉及光学系统，尤其是一种防止雪花及空中漂浮物导致对射式光电开关误触发的光学系统。

背景技术

对射式光电开关是自动控制系统中广泛用于在设定位置发出触发信号、使系统中的相关设备在设定的地点完成设定的工作的场合，是过程控制系统中常用的基本设备。然而，对于用于室外利用对射式光电开触发设备工作的自动控制系统，当雪花及空中漂浮物进入对射式光电开关的光传播路径时，由于雪花及空中漂浮物具有不透光的特性，因此雪花或空中漂浮物会阻断对射式光电开关中的光电转换器接收光发射管发出的光而产生误触发信号，即设置在室外利用对射式光电开关的触发信号控制设备工作的自动控制系统，在下雪天及大风扬尘天气，飘落的雪花及漂浮物所导致的误触发会使自动控制系统无法正常工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为避免雪花及空中漂浮物导致对射式光电开关误触发给自动控制系统带来的不利影响，提供一种能防止雪花及空中漂浮物导致对射式光电开关误触发的光学系统。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的防止对射式光电开关误触发的光学系统，由光发射管、光电转换器及二只凸透镜组成，其中：第一凸透镜、第二凸透镜设置在对射式光电开关的光传播路径中，并且光发射管和光电转换器分别位于第一凸透镜和第二凸透镜的焦点上。

所述第一凸透镜和第二凸透镜，其直径均为50mm～80mm。

所述光电转换器可以采用对射式光电开关的光接收管。

本发明提供的上述防止对射式光电开关误触发的光学系统，其用途是：该光学系统在防止雪花及空中漂浮物导致对射式光电开关误触发的应用。

本发明光学系统在防止雪花及空中漂浮物导致对射式光电开关误触发的应用时，对射式光电开关中的光发射管位于第一凸透镜左侧的焦点上，光发射管发出的光经第一凸透镜后变为一束平行光传到第二凸透镜上，平行光经过第二凸透镜后被重新聚焦到对射式光电开关的光电转换器上。

本发明光学系统在防止雪花及空中漂浮物导致对射式光电开关误触发的应用时，对射式光电开关光传播路径的截面积为19.625cm²～50.24cm²。

本发明与现有技术相比具有以下的主要的优点：

可防止雪花及空中漂浮物导致对射式光电开关误触发的光学系统，完全可避免雪花及空中漂浮物所导致的误触发。

2010年的冬季，湖北武汉地区下了4场中到大雪。在4场大雪期间，我们在本单位武汉理工大学汽车试验的楼顶对没有安装防止对射式光电开关误触发光学系统的传统对射式光电开关和本发明产品——防止对射式光电开关误触发的光学系统进行了50小时的对比试验，对于没有安装防止对射式光电开关误触发光学系统的传统对射式光电开关平均17秒钟就会产生一次误触发；然而，对于本发明产品——防止对射式光电开关误触发的光学系统在长达50小时的试验过程中没有产生过一次误触发。此外，我们还利用铁锨进行了人工扬雪的对比试验。对于没有安装防止对射式光电开关误触发光学系统的传统对射式光电开关，每次人工扬雪，均会产生误触发；而对于本发明产品——防止对射式光电开关误触发的光学系统，进行了200次人工扬雪试验，均没有产生误触发。

没有安装防止对射式光电开关误触发光学系统的传统对射式光电开关容易受降落雪花及空中漂浮物的影响产生误触发的原因是：当有超过3片以上的片状雪花同时进入没有安装防止对射式光电开关误触发光学系统的传统对射式光电开关的光传播路径时，由于多片雪花的等效遮光面积大于光电开关的通光面积，阻断了光发射管发出的光向光电转换器的传播，于是便产生了误触发。对于本发明产品——防止对射式光电开关误触发的光学系统，由于利用第一凸镜将对射式光电开关的光通道面积（简称通光面积）扩大了25～64倍，利用第二凸镜将整个通光面积上的光全部聚焦到了光电转换器上，因此，只要进入光传播路径的雪花或空中漂浮物的等效遮光面积比防止对射式光电开关误触发的光学系统的通光面积小1/10，就不会产生误触发。然而，即便是暴雪天气，进入光传播路径雪花的等效遮光面积都绝对不会达到防止对射式光电开关误触发光学系统通光面积的90%，因此不会产生误触发。

附图说明

图1是本发明防止对射式光电开关误触发的光学系统的结构示意图。

图中：1.光发射管；2.第一凸透镜；3.第二凸透镜；4.光电转换器。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但并不局限于下面所述内容。

本发明是一种能防止雪花及空中漂浮物导致对射式光电开关误触发的光学系统，由光发射管1、光电转换器4及二只凸透镜组成，如图1所示。其中：第一凸透镜2、第二凸透镜3设置在对射式光电开关的光传播路径中，并且光发射管1和光电转换器4分别位于第一凸透镜2和第二凸透镜3的焦点上。

所述光发射管1可采用对射式光电开关中的光发射管。

所述光发射管1位于第一凸透镜2的焦点上，S1是第一凸透镜的焦距。

所述光电转换器4位于第二凸透镜3的焦点上，S2是第二凸透镜的焦距。

上述第一凸透镜2和第二凸透镜3的结构相同，例如可采用凸透镜。两凸透镜的直径均为50mm～80mm。

所述光电转换器4可采用对射式光电开关中的光接收管。

本发明提供的防止对射式光电开关误触发的光学系统，其在防止雪花及空中漂浮物导致对射式光电开关误触发的应用。

本发明在防止雪花及空中漂浮物导致对射式光电开关误触发的应用时：对射式光电开关中的光发射管1位于透镜左侧的焦点上，光发射管发出的光经第一凸透镜2后变为一束平行光传到第二凸透镜3上，平行光经过第二凸透镜3后被重新聚焦到对射式光电开关的光电转换器4上。这样，对射式光电开关光传播路径的截面积由传统结构的0.785cm²扩大到19.625cm²～50.24cm²，光传播路径的截面积扩大了25～64倍。由于雪花及空中漂浮物的截面积或等效遮光面积不可能达到（极端的龙转风天气除外），因此可防止雪花及空中漂浮物导致对射式光电开关误触发的光学系统完全可避免雪花及空中漂浮物所导致的误触发。

而在传统的结构中，由于对射式光电开关的光传播路径中没有设置凸透镜，对射式光电开关光传播路径中的有效截面积与光电转换器的通光面积相等，只有约0.785cm²（光电转换器通光面的直径通常只有约1cm），若飘落的雪花或漂浮物的截面积大于或等于光电转换器的通光面积，或由多片雪花或漂浮物同时进入对射式光电开关的光传播路径，多片雪花或漂浮物的等效遮光面积（多片雪花或漂浮物在光传播路径上总的遮光面积）大于或等于光电转换器的通光面积，必将阻断光发射管发射到光电转换器上的光传播使之发出误触发信号。

Claims (4)

1.一种防止对射式光电开关误触发的光学系统，其特征是该系统由光发射管(1)、光电转换器(4)及二只凸透镜组成，其中：第一凸透镜(2)、第二凸透镜(3)设置在对射式光电开关的光传播路径中，并且光发射管(1)和光电转换器(4)分别位于第一凸透镜(2)和第二凸透镜(3)的焦点上，该光学系统在防止空中漂浮物导致对射式光电开关误触发的应用时，对射式光电开关中的光发射管(1)位于第一凸透镜(2)左侧的焦点上，光发射管(1)发出的光经第一凸透镜(2)后变为一束平行光传到第二凸透镜(3)上，平行光经过第二凸透镜(3)后被重新聚焦到对射式光电开关的光电转换器(4)上。

2.根据权利要求1所述的防止对射式光电开关误触发的光学系统，其特征是所述第一凸透镜(2)和第二凸透镜(3)，其直径均为50mm～80mm。

3.根据权利要求1所述的防止对射式光电开关误触发的光学系统，其特征是所述光电转换器(4)采用对射式光电开关的光接收管。

4.根据权利要求1所述的防止对射式光电开关误触发的光学系统，其特征是该光学系统在防止空中漂浮物导致对射式光电开关误触发的应用时，对射式光电开关光传播路径的截面积为19.625cm²～50.24cm²。